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Anti-Shock & Vibration-Design Robuste Objektive für Industrie und Robotik

19.02.2018

Fujinon hat die Robustheit von Objektiven erforscht und daraus ein dezidiertes Anti-Shock & Vibration-Design entwickelt. Die HF-12M sowie HF5M-Serien sind bereits damit ausgestattet und über Framos erhältlich. Die Objektive sollen eine konstante Bildqualität und eine längere Lebensdauer ermöglichen.

Industrielle Imaging-Systeme, die Bewegung, Stößen oder Vibrationen ausgesetzt sind, profitieren damit von einer konstanten Bildqualität und einer längeren Lebensdauer. Das neue Fujinon-Design wurde unter Einwirkung von 10G und Sinus-Vibrationen mit bis zu 500 Hz und 100 m/s2 getestet und ist insbesondere für den Einsatz in der Robotik und in vibrationsstarken Umgebungen geeignet.

Hält auch Roboterbewegungen stand

In den meisten Machine-Vision-Installationen werden Kameras mit C-Mount-Festbrennweiten eingesetzt, die auch unter schwierigen Bedingungen im industriellen Umfeld eine konstante Bildqualität liefern müssen. Moderne Roboterarme sind so leistungsstark, dass sie Lasten mit mehreren Vielfachen der Erdbeschleunigung (Einheit G, 1 G = 9.81 m/s2) in Bewegung versetzen und bremsen können. Roboter-geführte Bildverarbeitungssysteme müssen diesen Beschleunigungen standhalten und sind zusätzlich den Vibrationen an der Spitze der Roboterarme ausgesetzt. Gleiches gilt auch für Kamera-Objektiv-Installationen an großen Maschinen mit rotierenden Elementen.

Stephanie Simon, Objektiv-Expertin bei Framos, verdeutlicht die Wichtigkeit des Einsatzes von robusten Objektiven: „Industrielle Bildverarbeitungssysteme sind häufig starken mechanischen Belastungen und Umwelteinflüssen ausgesetzt. Unter Stößen und Vibrationen tritt bei Kameraobjektiven mit Festbrennweite häufig ein deutlicher Abfall des Auflösungsvermögens sowie eine Verschiebung der optischen Achse auf. Für Kunden mit robotergeführten Anwendungen, mobilen Systemen oder auch festinstallierten Lösungen unter rauen Bedingungen ist daher die Auswahl eines robusten und haltbaren Objektivs unerlässlich, um eine hohe Bild- und Auswertungsqualität zu garantieren.“

Dank Testaufbau auf das echte Leben vorbereitet

Im Fujinon-Testaufbau werden die Objektive hinsichtlich ihrer Robustheit gegen Stöße und Vibrationen geprüft und dabei wiederholt zunächst Stößen mit einer Stärke von bis zu 10 G und aus 6 unterschiedlichen Richtungen senkrecht zur optischen Achse ausgesetzt. Anschließend kommen sinusförmigen Vibrationen gemäß IEC 60068-2-6 mit bis zu 500 Hz und 100 m/s2 hinzu.

Im Ergebnis verschiebt sich die optische Achse eines konventionellen Objektivs um bis zu 26 μm, was bei Sony Pregius-Sensoren der zweiten Generation etwa sieben Pixeln entspricht. Gemessen durch Kontrast-Charts sinkt das Auflösungsvermögen dramatisch, die Objektive werden unbrauchbar. Für Entwickler von mechanisch beanspruchten Bildverarbeitungssystemen ist es daher wichtig, neben dem optischen Format, dem Auflösungsvermögen und der Brennweite ihrer Objektive insbesondere auch auf die Robustheit gegen Stöße und Vibrationen achten.

Das Anti-Shock & Vibration-Design von Fujinon basiert auf einer patentierten elastischen Fixierung innerhalb der Objektive, die damit nicht nur langfristig Stößen und Vibrationen standhalten, sondern auch gut mit Feuchtigkeit und Temperaturwechseln umgehen können. Die optische Achse verschiebt sich lediglich um 4 bis maximal 10 µm, die Menge des benötigten Klebers wird minimiert und es entsteht eine langfristig stabile Performance sowie konstant gute Bildqualität.

Hilfestellung bei der Komponentenwahl

Die Industrie- und Produktexperten bei Framos unterstützen Kunden mit ihren Fachkenntnissen vom Sensor bis zum System bei der Integration der Objektive und Kamerasysteme in Anwendungen und Projekte. Für Objektive stellt Framos unabhängige Testcharts sowie Produktvergleiche bereit und berät Kunden bei der Auswahl der passenten Vision-Komponenten.

Bildergalerie

  • Testaufbau

    Bild: Framos

  • Testergebnis

    Bild: Framos

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